RU2544753C1 - Receiving-transmitting device of rfid reader - Google Patents
Receiving-transmitting device of rfid reader Download PDFInfo
- Publication number
- RU2544753C1 RU2544753C1 RU2014107965/08A RU2014107965A RU2544753C1 RU 2544753 C1 RU2544753 C1 RU 2544753C1 RU 2014107965/08 A RU2014107965/08 A RU 2014107965/08A RU 2014107965 A RU2014107965 A RU 2014107965A RU 2544753 C1 RU2544753 C1 RU 2544753C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- channel
- output
- signal
- directional coupler
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Transceivers (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к приемно-передающим радиотехническим устройствам гомодинного типа, в частности к считывателям систем радиочастотной идентификации (Radio Frequency Identification-RFID) объектов средствами облучения радиоответчиков в виде меток с идентификационным кодом объекта и декодирования отраженного от метки излучения, модулированного этим кодом. Известны гомодинные приемопередатчики и считыватели систем опроса RFID меток и распознавания их кода идентификации объекта (патент США 4739328, кл. G01S 13/00, НКИ 342/44, 342/51, 1988, патент США 4636, кл. G01 S13/00, 342/16, 341/145, 191, Патент США 4999636, G01S 13/00, 342/90, 342/16, 341/145, 1991, патент РФ 2068183, кл. G01S 13/00, 1993, патент РФ 2276796, кл. G01S 13/75, 2006) Во всех перечисленных изобретениях, принятых за аналоги, и в патенте РФ 2222030, кл. G01S 13/82, 2004, принятом за прототип, приемно-передающий тракт считывающего устройства содержит ВЧ-генератор, линию передачи, направленные ответвители, усилитель мощности, циркулятор, приемно-передающую антенну, смесители, возможен модулятор. При этом приемно-передающий тракт формируется по схеме: генератор ВЧ-излучения через прямой канал направленного ответвителя напрямую или через модулятор и усилитель мощности ВЧ-сигнала подключается каналом передачи ВЧ-сигнала циркулятора к антенному входу, а выходом канала передачи сигнала антенны циркулятор подключен в канал приема ВЧ-сигнала антенны к сигнальному входу смесителя, вход опорного сигнала которого подключен через ответвленный канал направленного ответвителя к генератору ВЧ-сигнала.The invention relates to transceiver radio devices of a homodyne type, in particular to readers of Radio Frequency Identification-RFID systems of objects by means of irradiating radio responders in the form of tags with an object identification code and decoding radiation reflected from the tag modulated by this code. Known homodyne transceivers and readers of polling systems for RFID tags and recognition of their object identification code (US patent 4739328, CL G01S 13/00, NKI 342/44, 342/51, 1988, US patent 4636, CL G01 S13 / 00, 342 / 16, 341/145, 191, US patent 4999636, G01S 13/00, 342/90, 342/16, 341/145, 1991, RF patent 2068183, CL G01S 13/00, 1993, RF patent 2276796, cl G01S 13/75, 2006) In all of the above inventions, taken as analogues, and in the patent of the Russian Federation 2222030, cl. G01S 13/82, 2004, adopted as a prototype, the transmitting and receiving path of the reader includes an RF generator, a transmission line, directional couplers, a power amplifier, a circulator, a transmitting and receiving antenna, mixers, and a modulator is possible. In this case, the transmitting and receiving path is formed according to the scheme: the RF radiation generator is directly connected through the direct channel of the directional coupler or through the modulator and power amplifier of the RF signal to the antenna input by the RF signal channel of the circulator, and the circulator is connected to the channel output of the antenna signal transmission channel receiving the RF signal of the antenna to the signal input of the mixer, the input of the reference signal of which is connected through the branch channel of the directional coupler to the RF signal generator.
Как правило, такие устройства характеризуются невысокими уровнями мощности излучения (единицы Ватт) и достаточно большим перепадом дистанции фиксации RFID-метки. Эти считыватели должны обладать высокой чувствительностью приемного канала, особенно при фиксации меток на подвижных объектах, поэтому в считывателе применяются антенны, индивидуально разработанные под характеристики его приемно-передающего тракта с малым результирующим КСВН (1,1-4,2). Однако в условиях дистанционной эксплуатации, например при работе считывателя в системе автоматической идентификации подвижных средств железнодорожного или автомобильного транспорта, замена антенны или переход на новую частоту излучения могут вызвать существенное ухудшение качества приема отраженного излучения из-за возникшего рассогласования параметров антенны с приемно-передающим трактом считывателя. Существующие методы согласования антенны аппаратными средствами перестраиваемых LC-элементов, шлейфами линии, четвертьволновыми трансформаторами (1, 2) мало пригодны в указанных ситуациях дистанционной работы считывателя. При этом все эти устройства не исключают влияния попадающего из канала передатчика излучения в канал приемника через элементы сочленения каналов, например через циркулятор, имеющий конечные значения внутренней развязки каналов передачи и приема сигналов. Например, при циркуляторе с развязкой каналов в 20 дБ и уровне излучения передатчика в 1 Вт излучение от передатчика в канале приемника составит 10 мВ.Typically, such devices are characterized by low levels of radiation power (units of watts) and a sufficiently large difference in the distance of fixation of the RFID tag. These readers must have high sensitivity of the receiving channel, especially when fixing tags on moving objects, therefore, the antenna uses antennas individually designed for the characteristics of its receiving and transmitting path with a small resulting VSWR (1.1-4.2). However, in conditions of remote operation, for example, when the reader is operating in a system for automatically identifying mobile means of rail or road transport, replacing the antenna or switching to a new radiation frequency can cause a significant deterioration in the quality of reception of reflected radiation due to a mismatch between the antenna parameters and the transmitter's transmitting and receiving path . Existing methods for matching the antenna with the hardware of tunable LC elements, line loops, quarter-wave transformers (1, 2) are of little use in these situations of remote operation of the reader. At the same time, all these devices do not exclude the effect of radiation from the transmitter channel entering the receiver channel through channel coupling elements, for example, through a circulator having finite values of the internal isolation of the signal transmission and reception channels. For example, with a circulator with 20 dB channel isolation and a transmitter radiation level of 1 W, the radiation from the transmitter in the receiver channel will be 10 mV.
Предлагаемое изобретение призвано решить задачу сохранения высокой чувствительности канала приемника считывателя в указанных условиях его работы.The present invention is intended to solve the problem of maintaining high sensitivity of the receiver channel of the reader in the specified conditions of its operation.
Технический результат достигается тем, что считыватель системы идентификации объектов, содержащий приемно-передающую антенну, связанную через циркулятор с каналами приема и передачи сигналов, усилитель мощности, вход которого через прямой канал первого направленного ответвителя подключен к генератору высокочастотного (ВЧ) сигнала, а выход ответвленного канала первого направленного ответвителя соединен с опорным входом смесителя, сигнальный вход которого предназначен для восприятия сигнала, поступающего с антенны в канал приема сигналов, отличающийся тем, что в канал передачи сигналов введен второй направленный ответвитель, в приемный канал считывателя введено устройство компенсации, содержащее векторный модулятор, управляющий микроконтроллер, сумматор ВЧ-сигналов, третий направленный ответвитель и выпрямитель, при этом выход усилителя мощности подключен к циркулятору через прямой канал второго направленного ответвителя, выход ответвленного канала которого подключен к входу синфазного канала и входу канала сдвига фазы на 900 векторного модулятора, выход которого подключен к первому входу сумматора, второй вход которого подключен к циркулятору, а выход сумматора подключен к входу прямого канала третьего направленного ответвителя, выход которого подключен к сигнальному входу смесителя, а выход ответвленного канала третьего направленного ответвителя подключен к входу выпрямителя, выход которого подключен к входу аналого-цифрового преобразователя управляющего микроконтроллера, цифро аналоговые выходы которого подключены к входам управления фазой и амплитудой выходного сигнала векторного модулятора.The technical result is achieved by the fact that the reader of the object identification system containing a transmitting and receiving antenna connected through a circulator to the signal receiving and transmitting channels, a power amplifier, the input of which is connected to the high-frequency (RF) signal generator through the direct channel of the first directional coupler, and the branch output the channel of the first directional coupler is connected to the reference input of the mixer, the signal input of which is designed to receive the signal from the antenna to the signal receiving channel al, characterized in that a second directional coupler is inserted into the signal transmission channel, a compensation device is introduced into the reader receiving channel, comprising a vector modulator, a control microcontroller, an RF signal adder, a third directional coupler and a rectifier, while the output of the power amplifier is connected to the circulator through direct channel of the second directional coupler, the output of the branch channel of which is connected to the input of the common mode channel and the input of the phase shift channel by 900 vector modulator, the output of which о is connected to the first input of the adder, the second input of which is connected to the circulator, and the output of the adder is connected to the input of the direct channel of the third directional coupler, the output of which is connected to the signal input of the mixer, and the output of the branch channel of the third directional coupler is connected to the input of the rectifier, the output of which is connected to the input of the analog-to-digital converter of the control microcontroller, the digital-analog outputs of which are connected to the inputs for controlling the phase and amplitude of the output signal of the vector a presenter.
На рис.1 показана схема считывателя системы идентификации объекта (RFID-считывателя). На рис.2 показана схема векторного модулятора.Figure 1 shows the reader circuit of an object identification system (RFID reader). Figure 2 shows the scheme of a vector modulator.
Считыватель содержит следующие устройства.The reader contains the following devices.
1 - приемно-передающая антенна,1 - transmit-receive antenna,
2 - циркулятор,2 - circulator
3 - второй направленный ответвитель,3 - second directional coupler,
4 - усилитель мощности,4 - power amplifier
5 - первый направленный ответвитель,5 - the first directional coupler,
6 - генератор ВЧ-излучения,6 - generator of RF radiation,
7 - векторный модулятор,7 is a vector modulator,
8 - сумматор ВЧ-сигналов,8 - adder RF signals,
9 - третий направленный ответвитель,9 - the third directional coupler,
10 - смеситель,10 - mixer
11 - управляющий микроконтроллер,11 - control microcontroller,
12 - выпрямитель.12 - rectifier.
При этом усилитель мощности 4 подключается к циркулятору 2 через прямой канал второго направленного ответвителя 3, ответвленный канал которого подключается на вход синфазного канала и канала сдвига сигнала на 90° векторного модулятора 7, выход которого подключен на первый вход сумматора 8, второй вход которого включен на обратный выход циркулятора 2, передающий сигнал с антенны, а выход сумматора подключен к входу прямого канала третьего направленного ответвителя, выход которого подключен к сигнальному входу смесителя, вход опорного сигнала которого подключен на ответвляющий выход первого направленного ответвителя канала передатчика, а выход ответвленного канала третьего направленного ответвителя подключен к выпрямителю сигналов, выход которого подключен на вход аналого-цифрового преобразователя контроллера, цифроаналоговые выходы которого подключены к входам векторного модулятора управления фазой и амплитудой выходного сигнала векторного модулятора,In this case, the power amplifier 4 is connected to the circulator 2 through the direct channel of the second directional coupler 3, the branch channel of which is connected to the input of the common-mode channel and the signal shift channel by 90 ° of the vector modulator 7, the output of which is connected to the first input of the adder 8, the second input of which is turned on the return output of the circulator 2, transmitting the signal from the antenna, and the output of the adder is connected to the input of the direct channel of the third directional coupler, the output of which is connected to the signal input of the mixer, the input of the reference signal and which is connected to the branch output of the first directional coupler of the transmitter channel, and the output of the branch channel of the third directional coupler is connected to a signal rectifier, the output of which is connected to the input of the analog-to-digital converter of the controller, the digital-to-analog outputs of which are connected to the inputs of the vector modulator for controlling the phase and amplitude of the output signal of the vector modulator
При этом контроллер первоначально выставляет максимальные уставки на входы управления векторного модулятора, а получив сигнал с выхода выпрямителя контроллер принимает его за опорное значение и перебором значений уставок сводит сигнал выпрямителя к нулевому значению.In this case, the controller initially sets the maximum settings for the control inputs of the vector modulator, and after receiving the signal from the output of the rectifier, the controller takes it as a reference value and, by enumerating the settings, reduces the signal of the rectifier to zero.
Эффект компенсации внутренних помех приемно-передающего тракта в устройстве компенсации осуществляется следующим образом.The compensation effect of internal interference of the transmitting and receiving path in the compensation device is as follows.
Представим входной сигнал генератора в устройство компенсации в виде V(t)=Acos(ωt+φ).Imagine the input signal of the generator to the compensation device in the form V (t) = Acos (ωt + φ).
Этот сигнал можно представить в виде действительной части комплексного сигнала Z(t), дополнив его квадратурной составляющей и воспользовавшись формулой Эйлера связи тригонометрических и комплексных чисел.This signal can be represented as the real part of the complex signal Z (t), supplementing it with the quadrature component and using the Euler formula for the connection of trigonometric and complex numbers.
Z(t)=A(cos(ωt+φ)+isin(ωt+φ))=Aei(ωt+φ)=Aeiφeiωt=(I+iQ)(cos ωt+isin ωt)=(Icosωt-Qsin ωt)+i(Isin ωt+Qcos ωt), где I=Acosφ, Q=AsinφZ (t) = A (cos (ωt + φ) + isin (ωt + φ)) = Ae i (ωt + φ) = A eiφ e iωt = (I + iQ) (cos ωt + isin ωt) = (Icosωt -Qsin ωt) + i (Isin ωt + Qcos ωt), where I = Acosφ, Q = Asinφ
Таким образом, сигнал несущей частоты можно представить в видеThus, the carrier frequency signal can be represented as
V(t)=Icos ωt-Qsin ωt=Icos ωt+Qcos(ωt+π/2), где I, Q - коэффициенты, влияющие на фазу и амплитуду сигнала несущей в структурной схеме векторного(квадратурного) модулятора Рис.2V (t) = Icos ωt-Qsin ωt = Icos ωt + Qcos (ωt + π / 2), where I, Q are the coefficients affecting the phase and amplitude of the carrier signal in the block diagram of the vector (quadrature) modulator Fig. 2
Меняя значениями коэффициентов I и Q амплитуду и фазу выходного сигнала векторного модулятора можно обеспечить сигнал компенсирующий ложное излучение при последующем суммировании на сумматоре.By changing the values of the coefficients I and Q, the amplitude and phase of the output signal of the vector modulator can provide a signal that compensates for false radiation during subsequent summation on the adder.
Эксперименты, проведенные с антеннами разных конструкций и с КСВН от 1,09 до 1,8, подтвердили эффективность подавления возникающих паразитных сигналов в приемно-передающем тракте считывателя.Experiments conducted with antennas of different designs and with an VSWR of 1.09 to 1.8 confirmed the effectiveness of suppressing spurious signals in the transmitter's transmitting and receiving path.
Данная структура считывателя обеспечивает механизм компенсации паразитных сигналов в приемном тракта считывателя и в дистанционном режиме эксплуатации средствами удаленного программного управления работой устройства компенсации в моменты отсутствия RFID-метки.This structure of the reader provides a mechanism for compensating for spurious signals in the receiving path of the reader and in the remote mode of operation by means of remote program control of the operation of the compensation device when there is no RFID tag.
В качестве векторного модулятора может применяться микросхема HMC630LP3, обеспечивающая 100-кратное изменение амплитуды и до 360° изменение фазы выходного сигнала.As a vector modulator, the HMC630LP3 chip can be used, providing a 100-fold change in amplitude and up to 360 ° change in the phase of the output signal.
Для реализации предлагаемого устройства может применяться в качестве циркулятора - циркулятор ФЦП 2-7 на 867МГц, в качестве второго направленного ответвителя - ADC-20-4, а в качестве первого и третьего направленных ответвителей - ХС0900А-05,For the implementation of the proposed device, it can be used as a circulator — a FTP FTP 2-7 at 867 MHz, as a second directional coupler - ADC-20-4, and as the first and third directional couplers - XC0900A-05,
В качестве управляющего контроллера векторным модулятором может применяться Р1С-контроллер PIC24FJ128G-C010, имеющий два входных16-разрядных АЦП и два выходных 10-разрядных ЦАП, в качестве ВЧ-сумматора - JPS-2-4, а выпрямителя - однополупериодный выпрямитель на высокочастотном диоде HSMS2822.The PIC24FJ128G-C010 P1C controller, which has two input 16-bit ADCs and two output 10-bit DACs, can be used as a control controller with a vector modulator, JPS-2-4 as a high-frequency adder, and a half-wave rectifier on an HSMS2822 high-frequency diode .
ЛитератураLiterature
1. Бенековский З., Липинский Э. Любительские антенны коротких и ультракоротких волн. - М., 1983.1. Benekovsky Z., Lipinsky E. Amateur antennas of short and ultrashort waves. - M., 1983.
2 Гончаренко И.В. Антенны KB и УКВ, часть 2. - М.,2005.2 Goncharenko I.V. Antennas KB and VHF, part 2. - M., 2005.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014107965/08A RU2544753C1 (en) | 2014-03-03 | 2014-03-03 | Receiving-transmitting device of rfid reader |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014107965/08A RU2544753C1 (en) | 2014-03-03 | 2014-03-03 | Receiving-transmitting device of rfid reader |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2544753C1 true RU2544753C1 (en) | 2015-03-20 |
Family
ID=53290753
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014107965/08A RU2544753C1 (en) | 2014-03-03 | 2014-03-03 | Receiving-transmitting device of rfid reader |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2544753C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU216843U1 (en) * | 2022-11-25 | 2023-03-03 | Акционерное общество "Микрон" (АО "Микрон") | SUPPLY VOLTAGE RECTIFIER FOR RADIO FREQUENCY IDENTIFICATION TAG |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4546241A (en) * | 1982-12-10 | 1985-10-08 | Walton Charles A | Electronic proximity identification system |
| US4739328A (en) * | 1986-07-14 | 1988-04-19 | Amtech Corporation | System for identifying particular objects |
| RU2068183C1 (en) * | 1993-12-29 | 1996-10-20 | Государственный центральный научно-исследовательский радиотехнический институт | Method of information reading from distant code pickup |
| RU2222030C2 (en) * | 2001-12-06 | 2004-01-20 | Закрытое акционерное общество "Отраслевой центр внедрения новой техники и технологий" | Object identification system |
| CN101246540A (en) * | 2008-03-18 | 2008-08-20 | 北京大学 | Compensation process of ultra-high frequency RFID label reading device, reading device and radio frequency front end thereof |
| RU2454717C1 (en) * | 2011-06-09 | 2012-06-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-технический центр "Альфа-1" | Object identification system |
-
2014
- 2014-03-03 RU RU2014107965/08A patent/RU2544753C1/en active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4546241A (en) * | 1982-12-10 | 1985-10-08 | Walton Charles A | Electronic proximity identification system |
| US4739328A (en) * | 1986-07-14 | 1988-04-19 | Amtech Corporation | System for identifying particular objects |
| RU2068183C1 (en) * | 1993-12-29 | 1996-10-20 | Государственный центральный научно-исследовательский радиотехнический институт | Method of information reading from distant code pickup |
| RU2222030C2 (en) * | 2001-12-06 | 2004-01-20 | Закрытое акционерное общество "Отраслевой центр внедрения новой техники и технологий" | Object identification system |
| CN101246540A (en) * | 2008-03-18 | 2008-08-20 | 北京大学 | Compensation process of ultra-high frequency RFID label reading device, reading device and radio frequency front end thereof |
| RU2454717C1 (en) * | 2011-06-09 | 2012-06-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-технический центр "Альфа-1" | Object identification system |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU216843U1 (en) * | 2022-11-25 | 2023-03-03 | Акционерное общество "Микрон" (АО "Микрон") | SUPPLY VOLTAGE RECTIFIER FOR RADIO FREQUENCY IDENTIFICATION TAG |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101004198B1 (en) | Leakage signal canceller | |
| US8169358B1 (en) | Coherent multi-band radar and communications transceiver | |
| Forouzandeh et al. | Self-interference cancelation in frequency-domain chipless RFID readers | |
| US8226003B2 (en) | Adjusting parameters associated with leakage signals | |
| US20140192923A1 (en) | Phased array transmission device | |
| US9413473B2 (en) | System, method and computer storage medium for calibrating RF transceiver | |
| KR20130079868A (en) | Fmcw radar apparatus of balance structure | |
| Ensworth et al. | Full-duplex bluetooth low energy (BLE) compatible backscatter communication system for mobile devices | |
| EP3245733B1 (en) | Amplitude-noise reduction system and method for ultra-low phase-noise oscillators | |
| JP7212217B2 (en) | Noise measurement in radar systems | |
| KR101568239B1 (en) | Apparatus and method for processing signal for millimeter wave seeker | |
| KR101908490B1 (en) | W band radar apparatus for reducing a leakage current | |
| RU142106U1 (en) | RFID RECEIVER / RECEIVER | |
| Langwieser et al. | A modular UHF reader frontend for a flexible RFID testbed | |
| RU2544753C1 (en) | Receiving-transmitting device of rfid reader | |
| RU2631422C1 (en) | Correlation-phase direction-finder | |
| JP2019039843A (en) | Power measuring device | |
| Brauner et al. | A novel carrier suppression method for RFID | |
| US11112489B2 (en) | Radar systems and methods having isolator driven mixer | |
| US11016170B2 (en) | Fixed low intermediate frequency approach to distance measurement transmitter | |
| JP5307067B2 (en) | Automotive pulse radar | |
| KR20110124042A (en) | Reader of rfid wherein phase noise is removed | |
| GB2426407A (en) | Tranceiver Antennae Arrangement | |
| RU176290U1 (en) | ACTIVE RADAR SYSTEM WITH APPLICATION OF ARBITRARY MODULATION AND COMPENSATION SYSTEM | |
| RU174770U1 (en) | ACTIVE RADAR SYSTEM WITH APPLICATION OF ORTHOGONAL FREQUENCY MODULATION AND COMPENSATION SYSTEM |